职明洋， 马贵辉， 任泽宇, 赵建洲

(哈尔滨工程大学船舶工程学院， 哈尔滨 150000)

0 引言

水下航行体出水是一个复杂的流固耦合过程，航行体出水时主要经历水下航行阶段和出水阶段。在出水阶段，航行体的运动受到波浪的扰动，波浪和航行体的相互作用影响了其出水姿态，以至于影响出水后的二次调整甚至会导致发射失败，所以研究波浪对航行体出水姿态参数的影响过程及规律对丰富航行体的波浪条件下出水过程有着重要意义。

波浪对水下航行体的扰动属于流固耦合问题，求解流固耦合问题的数学模型主要包括Navier-Stokes(N-S)模型和理想势流模型。对于N-S模型的求解，基本思路是针对N-S方程和连续性方程所组成的控制方程组，选择不同的离散方法和流动模型，其中在出水方面应用较为成功的算法包括流体体积法(VOF)、水平集和流体体积耦合法(CLSVOF)、标记网格法(MAC)、浸没边界与流体体积耦合法(IBM-VOF)及光顺粒子法(SPH)等。虽然N-S模型可以考虑流体黏性的影响，但其对于计算资源需求大，在工程预报方面，计算效率相对较低。经典的势流模型在数学上做了简化处理，大部分计算认为流体是无黏不可压缩的，Sun等采用基于势流理论模型的边界元方法，应用非线性自由表面条件，对船舶在规则波中的响应进行了3D时域分析，当波浪高于船舶甲板高度时，波面最高点和船首甲板高度差的变化周期与入射波的周期相同，的峰值与波高呈正相关；Yu等通过势流理论和面板单元法，针对张力腿式平台进行了一系列的系泊分析，以预防平台在极端海况下失效。……